课件：基本概念.ppt

第六章 抑菌土,吴云锋,2019,-,1,基本概念、理论：抑病土的概念、成因及应用。 教学重点：土壤净菌作用；抑病土的成因及应用。 教学难点：抑病土的成因及应用；土壤净菌作用。,2019,-,2,第一节 概述,2019,-,3,一、概念 1. 土壤抑菌作用（fungistasis） 指土壤中或同土壤相接触的微生物繁殖体的萌发受到抑制的现象。抑菌作用对细菌、放线菌、真菌都存在，但以真菌最为敏感。 Dobbs和Hinson在1953年最早提出了土壤抑菌作用（fungistasis）概念。 土壤抑菌作用可以使真菌孢子在土壤中保持休眠状态而存活更长时间。说明土壤抑菌作用可能是土传病害生防菌剂防效不稳定的重要原因之一。,2019,-,4,2. 抑病土（Suppressive soils） 包括所有不利于病害发展的土壤。 狭义来讲，它们是指那种病害发生程度自然降低的土壤。与那些由单一种植某种作物品种而引起的病害降低有明显的区别。,2019,-,5,在抑病土中，即使有病原和感病寄主存在，病原接种体密度大，病害的严重程度也会受到限制，病害也不发展。 对于土传病害生防菌，要求它能够在土壤和植物根部定殖及扩增，这就需要克服和解除土壤对生防菌的抑菌作用。 土壤由感病状态转化为抑病状态： 抑病土中即使长期不种植作物，其抑制作用仍是存在的。,2019,-,6,3. 导病土（Conducive soils） 指利于病害发展的导病土（Conducive soils），也称为利病土。 在导病土中，在病原接种体密度相对低的情况下，病害也能严重发生。 土壤平板法直接测定土样对生防菌孢子的抑菌作用，不同土样普遍存在土壤抑菌作用，且土样间和菌株抑菌作用有差异。只有当感病作物和病原物同时存在时抑病土才能被鉴定。,2019,-,7,二、研究发展 1892年Atkins首次开展了棉花枯萎病(Fusarium oxysporum f. sp. Vasinfectum)抑病土的研究。 1933年walker发现了豌豆萎蔫病的抑病土。 1934年Fellow和Glynw分别在美国和英国发现小麦全蚀病的抑病土。 1968年Gerlagh在荷兰验证了小麦金蚀病抑病土存在，同时说明了小麦连作可使部分病田土壤转变为抑病土。 20世纪70年代以来研究报道不断增加，1974年baker和cook进一步证实麦田土壤对小麦全蚀病菌产生抑制性，病害随着连作逐渐衰退。 1982年Huber报道15种土传病原引起的30余种病害被抑制的情况，包括抑病土的类型及与抑病有关的因素,2019,-,8,连作西瓜对枯萎菌及根围微生物群落有一定影响。 在连作抗病品种的田块中，即使加入中等量的病原菌，并种植感病品种，发病率也不会很高。其原因是由于根系分泌物中的某些物质能在抵御病菌侵入中起作用。 将一部分抑病土和经高温处理的利病土混合后，就可以获得抑病作用。 连续稀释后，即使只加入1 mg/kg的抑病土，抑制作用也是有效的。将泥炭土中加入10%的抑病土，获得的抑病作用就与原来的抑病土相似，当抑病土的体积占总体积的2%，甚至是1%时，抑制作用仍是有效的，在温室条件下种植番茄只加入8%的抑病土，对镰刀菌枯萎病的有效控制就可达3年之久。这一时期也逐步形成“抑菌土”概念，并被同行接受。,2019,-,9,三、特性 1. 抑病土具有一定的抑菌范围 抑病土对不同病原微生物的抑制性不同，每一种抑病土都有其自身的抑菌范围。 例如，在美国夏威夷岛，Pythium splendens 的抑病土可抑制P. splendens，P. aphanidermatum但不能抑制Phytopgthora palmivora，P. capsici。 2. pH值对抑病土的影响 调节土壤的pH值可使一些抑病土丧失其抑病性。 在台湾，P. capsici抑病土的pH值由4调整到5或6时，则失去抑病性；反之，导病土的pH值由5调整到4，并不会抑制P. capsici孢子囊发芽。,2019,-,10,3. 土壤营养物质对抑病土的影响 十字花科蔬菜根瘤菌抑病土的抑病性与土壤含钙量密切相关。Ca(OH)2、Ca(NO3)2 4H2O、CaCO3、CaSO4、K2HPO4则具有抑制镰刀菌厚膜孢子发芽和促进芽管坏死的显著作用。 在土壤中加水苔（Ulothrix sp.）、青萍和龙眼种子粉可使西瓜蔓割病菌（Fusarium oxysporum f. sp. niveum）厚膜孢子的芽管大量坏死。 棉花枯萎病菌抑菌性土壤施入不同形式的有机肥后，抑菌性发生了变化。 施入马粪后，抑菌性被削弱，枯萎病菌增殖加快，棉花枯萎病发病率与导菌土相当， 施入棉子饼及豆饼之后则抑菌性增强，抑菌效果增加，尖胞镰刀菌萎蔫专化型的增殖受到抑制而非致病性镰刀菌及产荧光假单胞菌含量增加。,2019,-,11,4. 抑病性的可传递性 微生物因子引致的抑病性具有可传递性。P.splendens 的利病土中分别加入10、25、50、75的抑病土，病菌孢子萌发率随着加入抑病土量增加而减少，说明抑病性是可以传递的。 将一部分抑病土和经高温处理的利病土混合后，就可以获得抑病作用。连续稀释后，即使只加入1 mg/kg的抑病土，抑制作用也是有效的。 将泥炭土中加入10%的抑病土，获得的抑病作用就与原来的抑病土相似，当抑病土的体积占总体积的2%，甚至是1%时，抑制作用仍是有效的，在温室条件下种植番茄只加入8%的抑病土，对镰刀菌枯萎病的有效控制就可达3年之久。,2019,-,12,第二节 作用机制,抑病土抑病机制： 生物因素 微生物的作用：抗生、竞争、寄生和捕食。 非生物因素 土壤中粘土的类型和占有比例，酸度和湿度等。 两者共同作用 生物因素抑病土的类型： 普通型：土壤微生物具有与土传病害病原物竞争营养物质，竞争侵染点或定殖于病原物上的能力 专化型：专化性抑病土的土壤微生物则通过产生抗生素或其他抑菌物质发挥作用。,2019,-,13,一、土壤非生物因素的作用 1. 特定的土壤类型和特定的病害之间存在明显的联系。 棉花镰刀菌萎蔫病的的严重度随土壤类型不同而不同。豌豆镰刀菌萎蔫病的传播，沙土比结构好的土壤传播的快。香蕉枯萎病的抑病土与粘土有关。沙土利于镰刀菌枯萎病的侵染，而粘土则具有抑制作用。宜春市的白泥土对番茄青枯病(Pseudomonas solanacearum Simith)具高度抑病作用。抑病土壤(白泥土)和邻近的感病土壤最显著的差异是抑病土壤的钙含量为感病土壤的27倍；抑病土壤pH 7.2以上，偏碱性，而感病土壤pH 7以下，偏酸性。,2019,-,14,2. 镰刀菌抑病土与土壤一定的物理、化学性质也有关。 一般湿度高、酸性土壤和干燥、碱性土壤都不利于镰刀菌的生长。 许多作物的镰刀菌枯萎病在土温高时易发生，土壤湿度的增加也能加重镰刀菌枯萎病的发生。当土壤持水量从35%增加到55%时，枯萎病的发病率也从50%提高到80%。,2019,-,15,3. 烟草黑根腐病（Thielaviopsis basicola）抑病土与碱性饱和度有关。 碱性饱和度 是土壤阳离子交换容量中的钙、镁、钾和钠等离子所占的百分比，它可以作为判别土壤是否适合烟草黑根腐病发生的参考。 因为碱性饱和度高时，可以满足病菌对钙、镁、钾等元素的需要，增强病菌的活性，土壤有利于病菌的侵染而发生病害，。 碱性饱和度低时，土壤呈酸性,促进土壤中的氢氧化铝分解释放出铝离子，当铝离子增加到一定浓度时对病菌产生毒性，从而抑制了病害的发生，这也可能是土壤化学抑病的机理。,2019,-,16,虽然许多研究者都已发现土壤的抑制作用与土壤结构、土壤的理化性质之间有密切的联系，但要明确土壤非生物因素在抑病机制中所起的作用却是困难的。 因为，土壤的一些主要性质之间不是相互独立的，其中一个因素如粘土含量的改变，必然会引起土壤其它一些性质的改变，如阳离子交换能力，孔隙大小及土壤团聚作用等。,2019,-,17,二、土壤生物因素的作用 抑病作用是土壤的生物特性。对土壤进行3种处理，土壤的抑病作用就会消失或降低，说明抑制作用是一种生物因素。 3种处理： 100高温下加热30分钟 加入溴甲烷 -射线处理，,2019,-,18,1. 微生物种群间的营养竞争 微生物可获得的营养总量以及种群能利用的营养总量是决定营养竞争激烈程度的两个参数。 土壤中微生物生物量的水平决定了营养竞争的程度，同时也决定了土壤对病原菌的敏感度。 镰刀菌抑病土的作用机理： 主要是微生物间的相互作用，土壤微生物总量与镰刀菌间的营养竞争，以及病原镰刀菌和非病原镰刀菌的属内竞争。抑真菌作用主要是对碳源的竞争。 抑病土的抑真菌作用强于导病土： 是因为抑病土中微生物种群及数量远远大于导病土。因此，抑病土中的营养竞争往往也更强烈。,2019,-,19,2. 细菌的拮抗作用 荧光假单胞杆菌能产生抑菌物质，从而保护植物免受伤害。小麦全蚀病的衰退，主要是荧光假单胞杆菌产生抗菌素。这种抗菌素是一种具有紫外吸收峰的化合物在根围起保护作用，而使植株免遭全蚀病菌的为害。 土壤中铁离子有助于各种尖镰孢专化型厚垣孢子的萌发，因此，荧光假单胞杆菌产生的含铁细胞抑制厚垣孢子萌发。,2019,-,20,3. 真菌的拮抗作用 镰刀菌枯萎病抑病土的作用机制是非致病镰刀菌的存在。病原镰刀菌和非病原镰刀菌间的竞争，对土壤抑病作用的产生起了很大的作用。许多镰刀菌枯萎病抑病土本身所含有镰刀菌的总数量就达真菌微生物群落总数的25%40%，非病原镰刀菌的存在和枯萎病抑制作用之间存在明显的联系。 在芹菜枯萎病严重发生的田间有发病很轻的零星小块，经研究分析表明，是非致病尖镰孢菌和枯萎菌竞争侵染所致。人工培养这种非致病尖镰孢菌以每千克土壤加入2接种体的量，则可以抑制病害的发生。,2019,-,21,木霉菌能用于土传病害的生物防治。Sivan从棉花枯萎病田间棉株根围上分离到的哈兹木霉菌菌株(-35)，在温室条件下，干米糠和泥炭11的混合基物上扩大培养，然后施入土壤，或配成分生孢子悬浮液，或用来拌种，对棉花，小麦和甜瓜的枯萎病均具显著防病效果。 土传植物病原菌和木霉菌之间的拮抗作用是由于木霉菌产生一些溶菌酶类，如葡萄糖酶和几丁质酶，从而抑制了病害的发展。,2019,-,22,4. 放线菌的拮抗作用 放线菌在抑病土中也发挥了一定的作用。在棉花枯萎病菌抑菌土中放线菌区系，发现每克抑病土干土中含放线菌1780个，导病土含1028个，仅为前者的57.8%，说明抑菌土中的放线菌比较丰富。 通过抗镰刀菌活性试验，初步认为游动放线菌，链霉菌粉红孢类群，孢囊链霉菌及鞘孢囊菌中有拮抗性放线菌存在。 筛选出105个菌株对棉花枯、黄萎病菌具有程度不同的拮抗作用，将产生抑菌圈比较大而稳定的41个菌株制成菌肥，用以进行盆栽生物测定，筛选出9种防效较好的菌肥，其中以1078菌肥的防病效果为最好，达到42.8%。,2019,-,23,三、生物和非生物因素共同作用 Pythium splendens抑病土的抑病性，经高温处理，放射线处理后随即消失。处理后的土壤中加入抑病土的土壤悬浮液又可恢复抑病性，同时链霉素、玫瑰红、苯来特等杀菌剂处理抑病土，也可使其丧失抑病性。这说明这种抑病土的抑病性与土壤微生物因子有关。 在消毒处理过的普通土壤中加入抑病土的土壤悬浮液并不能使其产生抑病性，但在普通土壤中加入从抑病土分离出来的微生物悬浮液碳酸钙，P. splendens的孢子萌发率随即从89降至46，说明该抑病土的抑病性是由非专化土壤微生物因子及土壤中高含量的钙共同作用引致的。 此外，Rhizoctonia solani的菌丝生长与土壤pH值成正相关，抑病性是友微生物的活动及高含量的铝离子引致的。,2019,-,24,四、作物根系分泌物的作用 西瓜对枯萎菌及根围微生物群落的影响时，选用相同的田块，连续种植4-5年抗病西瓜品种，在连种抗病品种的田块中，即使加入中等量的病原菌和种植感病品种，发病率也不会很高。而在种植感病品种的田块中，仍保持很高的发病率。 病圃连作三年以上棉花抗病品种后，再种12年感病品种，与连种感病品种或只种1-2年抗病品种后，再种二年以上感病品种相比，田间病情显著降低，植株生长发育较正常，产量较高，病害对棉花影响不大。病圃连作抗病品种后土壤中病原菌数量减少，是田间病情减轻的一个重要原因。,2019,-,25,在抗枯萎病棉花根系对土中棉花枯萎病菌的影响，棉花根际土壤中，尖镰孢数量随着连作抗病品种年限的增长而减少。这些现象说明不同的作物品种在抑病土的形成过程中起了一定的作用，而根系分泌物则可能是作用的关键，因此多年来人们对根系分泌物的组成成分发生了浓厚的兴趣，力图找出这些组分中与抑病作用有关的因素。 棉花枯萎病土壤中抑菌因素：主要是抗病品种多年连作，根系分泌物不断积累或者分泌物作用产物逐渐积累的结果。土壤中有抑制厚垣孢子形成的物质，该物质随年限的增长而逐渐增多。,2019,-,26,第三节 抑病土的利用,目前利用抑病土防治病害主要有以下几条条途径: 一、筛选抑病土 采用一定技术筛选抑病土，明确抑病土分布状态，合理种植农作物，可以达到生物防治土传病害的目的。 1. 生物筛选法 生物筛选法是抑病土筛选的重要方法，以全蚀病抑病土为例，把标准的消毒土壤与待测田土以101或1001的比例混合，然后加上全蚀病菌接种体，装盒后播种小麦种子，4周后调查病害严重度，只有病害衰退的土壤才能测到抑病性。,2019,-,27,2. 孢子萌发法 在待测土中加入部分营养物质，以克服植物病原真菌孢子对土壤抑菌物质的敏感性，然后在玻片或培养皿中测定植物病原菌在待测土上的孢子萌发率。抑病土上的孢子萌发率为普通土壤的50以下。 把P. capsici孢子均匀撒在消毒载玻片上预先铺好的待测土层的表面，用培养皿盖好保湿，于24培养612小时后，用1玫瑰红染色，然后用解剖刀把土壤表面上的孢子刮到另一个载玻片上，再用一滴5mol/L NaOH（加0.5 mol/L NaCl）脱色，盖上盖玻片，在600倍显微镜下观察病原菌孢子萌发率，孢子萌发率为普通土壤（对照）的50以下的待测土被称为抑病土。,2019,-,28,三、转移土壤抑制作用 将一小部分抑病土和经高温处理的导病土混合后，就可以获得抑病作用。抑制作用也是有效的。 将泥炭土中加入10%的抑病土，获得的抑病作用就与原来的抑病土相似，当抑病土的体积占总体积的2%，甚至是1%时，仍是有抑制作用。 为了防止利用自然存在的抑病土时，将其它病原菌再引入作物，一般先根据抑病土的作用机制，对其进行一些物理的或化学药剂处理，不含其它病原菌。,2019,-,29,四、引入拮抗菌 在综合控制系统中，拮抗菌的加入有时是非常有效的。木霉菌的分离物WT-6的加入，并结合犁地有效地控制了黄瓜的果腐病。通过形成拮抗的根围微生物群落，在苗床中利用拮抗菌进行生防获得成功，降低了土传病害的发生。 对于拮抗菌的利用，一般是先分离出拮抗菌，然后将拮抗菌扩大繁殖，或直接施入土壤，或配成孢子悬浮液，或用来拌种，从而达到利用拮抗菌防病的目的。 有效菌株应该对目标病菌或几种植物潜在病菌有拮抗作用，并且是从根上或根际分离到的最好的根部定殖者，在抑病土中植物根际获得有效菌株的机会要比其它方面来源的机会大。,2019,-,30,五、作物抗病品种连作 一些特殊的土壤由于内在的物理、化学和生物特性而对一些病害具有抑制作用，这种抑制作用可以通过连续种植